©
P-Reliz.ru - агрегатор пресс-релизов

Зерно истины: как сделать «исчезающие» имплантаты надёжнее

Учёные Тольяттинского государственного университета (ТГУ) нашли способ обработки магниевых сплавов, который позволяет в три раза снизить риск глубоких коррозионных повреждений медицинских имплантатов. Полученные данные открывают новые возможности для создания максимально надёжных саморастворяющихся конструкций в хирургии.

В ТГУ проведено детальное исследование механизмов коррозии перспективного магниевого сплава ZX10, который используется для создания биорезорбируемых (саморастворяющихся) медицинских имплантатов. Полученные данные позволят создавать более надёжные конструкции для челюстно-лицевой хирургии и ортопедии, исключая необходимость проведения повторных операций по извлечению штифтов и пластин.

Современная медицина стремится к минимизации травматизма. Традиционные имплантаты из титана или стали остаются в теле навсегда или требуют повторного хирургического вмешательства для их удаления. Биорезорбируемые сплавы на основе магния решают эту проблему: они выполняют функцию поддержки кости, пока она срастается, а затем постепенно растворяются и замещаются живой тканью. Это значительно сокращает период реабилитации и снижает нагрузку на систему здравоохранения.

Однако ключевым вызовом остается контроль скорости этого «растворения». Если имплантат разрушится слишком быстро, кость не успеет зажить; если слишком медленно – это может вызвать воспаление.

В ходе исследования на базе Тольяттинского государственного университета был протестирован сплав системы ZX10 (магний-цинк-кальций). Учёные сравнили два состояния материала: крупнозернистое (литое) – исходное состояние металла, и мелкозернистое (экструдированное) – полученное в результате специальной обработки (экструзии) при температуре 320 °C. Экструзия позволила уменьшить размер зерна в 10 раз, что радикально меняет свойства материала.

Учёные ТГУ Дмитрий МерсонЕвгений МерсонПавел МягкихВиталий ПолуяновАлександр Сергеев установили, что надёжность и скорость коррозии зависят не только от размера зерна металла, но и от кристаллографической текстуры, а также электродного потенциала микрочастиц вторых фаз. Эти частицы могут провоцировать локальную коррозию, создавая своего рода гальванический эффект внутри материала.

Для тестов использовались условия, максимально приближенные к среде человеческого организма. Образцы помещали в раствор Хэнкса (имитация плазмы крови) на 14 суток при температуре 37 °С и строгом контроле уровня pH.

С помощью высокоточного оборудования – сканирующей электронной и атомно-силовой микроскопии – учёные зафиксировали, как именно образуются коррозионные «язвы», и какая доля поверхности поражается в зависимости от структуры сплава.

Результаты работы позволяют «дирижировать» процессом биодеградации. Понимая, как размер зерна и ориентация кристаллов влияют на коррозию, можно прогнозировать срок службы имплантата в теле пациента, создавать изделия с равномерным растворением без образования глубоких дефектов, повышать общую безопасность медицинских изделий из магния.

«Для изделий из магниевых сплавов необходимо полное представление о влиянии каждого фактора на надёжность конечного продукта», – отмечается в материалах исследования.

Эксперименты подтвердили, что правильная обработка сплава (переход к мелкозернистой структуре) существенно меняет его поведение в агрессивной среде организма, делая процесс заживления более предсказуемым. Структура металла напрямую влияет на его долговечность: уменьшение размера зерна сплава способствует формированию более плотной «защитной пленки» на поверхности. В результате скорость растворения имплантата замедляется, а само разрушение происходит более равномерно.

– Также установлено, что на крупнозернистом материале образуются глубокие коррозионные язвы, которые могут стать концентраторами напряжений и привести к преждевременному выходу имплантата из строя, – отмечает старший научный сотрудник лаборатории дизайна магниевых материалов ТГУ Павел Мягких. – Мелкозернистый сплав продемонстрировал более высокую сопротивляемость коррозии, что делает его предпочтительным для изготовления ответственных хирургических изделий.

Работа учёных ТГУ открывает новые перспективы в материаловедении для медицины. Понимание процессов микроструктурной коррозии позволит создавать имплантаты с точно заданным сроком службы, обеспечивая их механическую целостность на весь период срастания костей. Полученные данные позволяют проектировать магниевые имплантанты максимально надежными и безопасными для пациентов челюстно-лицевых и ортопедических клиник.

Исследование «Влияние размера зерна на особенности коррозионного процесса биорезорбируемого сплава ZX10 в растворе Хэнкса» выполнено при поддержке Российского научного фонда (проекты № 23-19-00636 и № 23-23-10041) в рамках реализации федеральной программы государственной поддержки и развития университетов «Приоритет 2030» Работа опубликована в журнале MATERIALS. TECHNOLOGIES. DESIGN.

P-Reliz.ru - аггрегатор пресс-релизов

Другие пресс-релизы Федеральное государственное бюджетное учреждение высшего образования "Тольяттинский государственный университет"


ТГУ помогает роботизировать АВТОВАЗ

Передовая инженерная школа «Гибридные и комбинированные технологии» Тольяттинского государственного университета реализует проекты по роботизации производственных процессов АО «АВТОВАЗ». Об этом сообщил президент автоконцерна Максим Соколов в рамках заседания комиссии Государственного Совета РФ по направлению «Промышленность».


В России может появиться «энергорубль»

Специалисты из Тольятти и Нальчика предложили объединить цифровые платежи и энергосбережение. Идея поможет жителям платить меньше, а компаниям – работать честнее и прозрачнее.


Из отходов – сырьё для аккумуляторов, красок и сорбентов

Учёные Тольяттинского государственного университета (ТГУ) и Саратовского государственного технического университета имени Ю.А. Гагарина создали комплекс методов переработки гальваношламов – высокоопасных отходов машиностроительных предприятий. Разработанные технологии позволяют извлекать из них соединения никеля, цинка и железа, которые можно использовать в производстве лакокрасочной продукции, электродов для щелочных аккумуляторов и композиционных сорбентов.


ТГУ на юбилейном съезде СоюзМаша

Ректор Тольяттинского государственного университета (ТГУ) Михаил Криштал стал участником X съезда Союза машиностроителей России (СоюзМаш), который состоялся в Москве в Национальном центре «Россия». На нём подводили итоги 5-летней работы организации, обсуждали системные вопросы промышленной политики, решали, какой будет промышленность завтра. Важнейшим событием дня стала речь Президента Российской Федерации Владимира Путина.


ТГУ на юбилейном съезде СоюзМаша

Ректор Тольяттинского государственного университета (ТГУ) Михаил Криштал стал участником X съезда Союза машиностроителей России (СоюзМаш), который состоялся в Москве в Национальном центре «Россия». На нём подводили итоги 5-летней работы организации, обсуждали системные вопросы промышленной политики, решали, какой будет промышленность завтра. Важнейшим событием дня стала речь Президента Российской Федерации Владимира Путина.


ТГУ участвует в системном развитии отрасли БАС в России

В Москве состоялось заседание комиссии Госсовета РФ по направлению «Промышленность» под председательством губернатора Самарской области Вячеслава Федорищева. Рассматривались вопросы развития беспилотных систем и химической промышленности. На заседание комиссии был приглашён и ректор Тольяттинского государственного университета (ТГУ) Михаил Криштал.


В ТГУ знают, как спасти энергосети от последствий магнитной бури

В Тольяттинском государственном университете (ТГУ) создана первая в России научно обоснованная система мониторинга геоиндуцированных токов для сетей 220 кВ и выше. Она позволит защитить электросети России от всплесков солнечной активности.